本發(fā)明屬于通信，尤其涉及一種基于下一跳分離的路由收斂方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有的linux?os?tcp/ip協(xié)議棧和衛(wèi)星網(wǎng)絡系統(tǒng)中，路由表的構(gòu)建通常采用“前綴匹配+下一跳”的結(jié)構(gòu)用于指導ip分組報文轉(zhuǎn)發(fā)，每條路由表中都記錄網(wǎng)絡前綴的下一跳ip地址及出接口。這些冗余的路由條目導致路由表內(nèi)存占用大。此外，當前的轉(zhuǎn)發(fā)表項是將前綴與下一跳信息直接綁定，尤其在空間網(wǎng)絡環(huán)境下，路徑動態(tài)變化頻繁，當鏈路狀態(tài)變化或路徑失效時，多個路由條目可能同時失效，缺乏統(tǒng)一索引和抽象機制的傳統(tǒng)路由組織方式難以支持高效的路由動態(tài)更新，控制面需重新計算并更新多個前綴項，增加了路由維護的復雜度和收斂時間，路由刷新效率很低。

2、現(xiàn)有的部分商用路由器、交換機支持路由下一跳分離機制，但是實現(xiàn)復雜，用于空間網(wǎng)絡內(nèi)存資源消耗大，沒有充分利用空間網(wǎng)絡的拓撲特征簡化路由下一跳分離的實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對目前每條路由存放下一跳ip地址和出接口的路由表項結(jié)構(gòu)，造成路由占用內(nèi)存大、收斂慢的問題，本發(fā)明公開了一種空間網(wǎng)絡下一跳分離的路由快速收斂方法，在鏈路ip地址發(fā)生變化或者故障時實現(xiàn)快速路由刷新。

2、本發(fā)明提出的一種基于下一跳分離的路由收斂方法具體包括如下步驟：

3、s1、進行路由前綴的下一跳分離：首先對網(wǎng)絡拓撲執(zhí)行路由計算，根據(jù)每個節(jié)點所有下一跳ip地址和出接口建立下一跳組數(shù)組，并為所有下一跳組分配一個數(shù)組索引；多個指向同一個下一跳出接口的路由表項共享同一個索引，并通過雙向鏈表進行綁定，指向同一個下一跳出接口的路由表項；

4、s2、下一跳ip地址變化時路由快速刷新：當下一跳ip地址變化時，通過修改對應下一跳組中的下一跳ip地址，所有指向該下一跳組的路由表項的下一跳ip地址會同步更新，無需遍歷每條路由表項修改，從而實現(xiàn)路由快速刷新；

5、s3、下一跳出接口變化時路由快速刷新：當下一跳出接口組合變化時，更新一條路由表項中對應的下一跳組的索引值，并通過雙向鏈表修改所有指向相同下一跳組的路由表項的索引值，無需遍歷所有路由表項逐一修改下一跳和出接口，從而實現(xiàn)路由快速刷新；

6、s4、路由查找與報文轉(zhuǎn)發(fā)：當節(jié)點接收到數(shù)據(jù)包時，根據(jù)目的地址，查找前綴樹進行最長前綴匹配，獲得路由，根據(jù)前綴表項中的下一跳組索引，訪問對應的下一跳組，獲取下一跳ip地址和出接口，將數(shù)據(jù)包從出接口轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳。

7、進一步地，步驟s1所述的進行路由前綴的下一跳分離，具體包括如下步驟：

8、s1.1路由計算：對網(wǎng)絡拓撲執(zhí)行路由計算，生成從當前節(jié)點至所有可達目的地的路徑集合，所述路徑集合包括至所述目的地的最短路徑以及符合預設等價條件的路徑；對于每一條路徑，都提取其目的地址前綴及下一跳信息，并通過前綴樹的結(jié)構(gòu)組織所有路由前綴項，實現(xiàn)對目的ip地址的最長前綴匹配；

9、s1.2建立下一跳組：在衛(wèi)星網(wǎng)絡中，一個節(jié)點有個接口，一個節(jié)點去往一個目的地的最短路徑路由的等價路徑的下一跳數(shù)量為，則一個節(jié)點上所有路由的下一跳出接口組合數(shù)最大值，其中，，表示從個接口中選取個下一跳的方式的數(shù)量；為每個節(jié)點建立個下一跳組的數(shù)組，與種下一跳出接口組合對應，并為所有下一跳出接口組合分配一個數(shù)組索引，索引值為；

10、s1.3前綴表項進行下一跳分離：對于每一條路由，基于其下一跳和出接口從的集合中查找到匹配的下一跳組數(shù)組nexthopgroup，從數(shù)組nexthopgroup中獲取下一跳組的索引，并將下一跳組的索引寫入前綴表項，最終每條路由對應的前綴表項記錄其前綴地址prefix、前綴長度length以及對應的下一跳組索引nhg_index；

11、s1.4采用雙向鏈表記錄引用下一跳組的所有路由前綴表項的指針：每個下一跳組數(shù)組nexthopgroup包含一個指向雙向鏈表的指針prefix_list，該雙向鏈表的每個節(jié)點記錄一個前綴表項的地址指針prefix_entry，當一個前綴表項與某一個下一跳組建立綁定關(guān)系后，會將該前綴項的地址指針加入鏈表節(jié)點，該前綴表項關(guān)聯(lián)雙向鏈表的作用是當下一跳發(fā)生變化時，只需要基于該雙向鏈表即能夠完成所有路由前綴表項的更新，而不是在路由樹中去搜索所有引用該下一跳的前綴表項，從而大幅度提升路由收斂速度。

12、進一步地，步驟s1.2所述的為每個節(jié)點建立個下一跳組的數(shù)組，每個下一跳組數(shù)組nexthopgroup具體包括：

13、ecmp_number：等價負載均衡路由條數(shù)，即下一跳的個數(shù)，取值為1和2中的任一值；

14、outif1：出接口編號；

15、outif2：第二個出接口編號；

16、next_hop_ip1：下一跳的地址；

17、next_hop_ip2：第二個下一跳的地址；

18、prefix_list：指針，指向前綴表項指針的雙向鏈表。

19、進一步地，步驟s1.4所述的每個下一跳組數(shù)組nexthopgroup包含一個指向雙向鏈表的指針prefix_list，該雙向鏈表采用標準的雙向鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)為：鏈表本體維護頭指針head、尾指針tail及當前鏈表長度length，鏈表中每個節(jié)點包括三個字段，prefix_entry為指向前綴路由表項的指針，prev為前驅(qū)指針，next為后繼指針。

20、進一步地，步驟s2所述的下一跳ip地址變化時路由快速刷新，只需要修改對應下一跳組數(shù)組nexthopgroup中的下一跳ip地址，所述下一跳ip地址包括next_hop_ip1和next_hop_ip2，從而避免非下一跳分離路由表需要遍歷所有路由表項來完成下一跳ip地址的更新，極大地提升了路由表下一跳ip地址的更新速度。

21、進一步地，步驟s3所述的下一跳出接口變化時路由快速刷新，具體過程為：

22、在檢測到節(jié)點故障、節(jié)點斷開、鏈路故障或鏈路中斷中的任一事件時，觸發(fā)路由重新計算，造成某些路由的下一跳發(fā)生變化，這時這些下一跳發(fā)生變化的路由對應的下一跳出接口組合索引值變?yōu)樾碌膎ew_index，選擇任意一條受影響的路由，根據(jù)其前綴表項中舊的nhg_index值，遍歷舊nhg_index對應的前綴表項指針的雙向鏈表，將鏈表中每個前綴表項節(jié)點的nhg_index改為new_index，最后將該條鏈表掛載到新的new_index下一跳組中，即能夠?qū)崿F(xiàn)所有相關(guān)路由表項的下一跳的更新。

23、有益效果：

24、1、通過將多個路由條目與同一個“下一跳組索引”進行綁定，避免了每條路由表項都保存下一跳信息，顯著減少了路由表中的存儲重復度，降低路由表的內(nèi)存占用；

25、2、當網(wǎng)絡拓撲或鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，傳統(tǒng)方式需逐條遍歷路由表，對所有受影響前綴逐個更新下一跳信息。而在本發(fā)明中，當下一跳信息改變時，僅需要改變一條路由對應的索引，即可同步到所有相關(guān)路由項，顯著縮短了路由重收斂所需時間，提高網(wǎng)絡的動態(tài)適應能力和穩(wěn)定性。